"Химия. Базовый и углублённый уровни", Савинкина Е.В., Логинова Г.П.; под ред. Вахрушева А.А.
Энергетический баланс организма показывает, сколько энергии поступает с пищей и сколько расходуется на поддержание жизни и активность. Он бывает нейтральным, положительным или отрицательным — в зависимости от соотношения этих величин. Чтобы оценить баланс, учитывают энергетическую ценность белков, жиров и углеводов, основной обмен, движение и другие затраты. Сравнивать поступление и расход имеет смысл за достаточно длительное время: кратковременные колебания не определяют состояние организма.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Энергетический баланс организма — соотношение энергии, поступающей с пищей, и энергии, которую организм расходует. При равенстве поступления и расхода баланс нейтральный. Если энергии поступает больше, чем тратится, баланс положительный; если меньше — отрицательный. Это понятие помогает описать направление изменений энергетических запасов при длительном сохранении такого соотношения.
Энергетическая ценность пищи — количество энергии, которое организм может получить при усвоении продукта. На упаковке её обычно указывают для 100 г продукта или одной порции, в килоджоулях (кДж) и килокалориях (ккал). В расчётах можно использовать любую из этих единиц, но все величины должны быть выражены одинаково: 1 ккал ≈ 4,184 кДж. Показатель позволяет оценить энергию пищи, но не означает, что она целиком запасётся в организме.
Основной обмен — минимальные затраты энергии в состоянии покоя, необходимые для поддержания жизненно важных функций, например дыхания и работы сердца. Его выделяют отдельно, чтобы отличать обязательные для жизни расходы от затрат на движение и другие занятия. Это не полный суточный расход: к основному обмену добавляются другие составляющие.
Энергетические затраты — энергия, расходуемая организмом на основной обмен, физическую активность, пищеварение и поддержание температуры тела. Их суммарная величина показывает, сколько энергии необходимо сопоставить с её поступлением за выбранный период. Для суточного баланса складывают все основные составляющие расхода, а не сравнивают пищу только с основным обменом.
Энергия пищи высвобождается при окислении питательных веществ в ходе клеточного дыхания. Полученная энергия нужна клеткам для синтеза веществ, движения и других жизненных процессов. Часть её рассеивается в виде тепла, а часть временно сохраняется в химических связях молекул, которые клетки используют позднее. Поэтому пища служит источником энергии, но её энергетическая ценность не равна количеству энергии, которое обязательно останется в запасе.
Углеводы, жиры и белки при окислении дают неодинаковое количество энергии: жиры — больше, чем углеводы или белки. Причина в том, что состав и строение их молекул различаются, а жиры содержат больше доступной химической энергии на единицу массы. Энергетическую ценность принято указывать на одинаковую массу продукта, например на 100 г, чтобы можно было сравнивать продукты и рассчитывать вклад питательных веществ. Для смеси массу каждого вещества умножают на его энергетический эквивалент.
Суточный расход энергии складывается из основного обмена и дополнительных затрат. При движении мышцы расходуют энергию, а переваривание пищи требует работы органов пищеварения. Организм также тратит энергию на поддержание температуры тела, причём расходы могут меняться в зависимости от условий окружающей среды. Поэтому величина основного обмена сама по себе не описывает весь расход за сутки.
Чтобы определить характер баланса, сравнивают энергию пищи с суммарными энергозатратами за один и тот же период. Разность рассчитывают по формуле: баланс = поступившая энергия − израсходованная энергия. Нулевая разность означает нейтральный баланс, положительная — избыток поступления, отрицательная — превышение расхода. Важно учитывать все составляющие суточных затрат, иначе сравнение будет неполным.
Если избыток энергии сохраняется долго, организм может запасать её, в том числе в форме жировых запасов. При длительном дефиците он, наоборот, расходует имеющиеся запасы. Однако потребление и расход энергии меняются от дня к дню, поэтому отдельный приём пищи или один день не показывают устойчивую картину. Для вывода о характере баланса нужно учитывать соотношение за продолжительное время.
| Питательное вещество | Энергия при окислении 1 г | Основная роль в энергетическом обеспечении |
|---|---|---|
| Углеводы | Около 17,6 кДж | Источник энергии для клеток |
| Жиры | Около 38,9 кДж | Концентрированный источник и запас энергии |
| Белки | Около 17,6 кДж | Прежде всего строительный материал; могут служить источником энергии |
Таблица показывает, сколько энергии приходится на один грамм каждого питательного вещества, поэтому значения можно умножать на его массу в продукте. При сравнении учитывай, что основная роль белков — не энергетическая, а строительная. Для расчётов складывай вклад всех веществ, пользуясь одной и той же единицей энергии.
Задача 1. В 100 г продукта содержится 12 г белков, 8 г жиров и 60 г углеводов. Используем энергетические эквиваленты: 17,6 кДж/г для белков и углеводов, 38,9 кДж/г для жиров. Сначала вычислим вклад каждого вещества, а затем сложим результаты. Так мы найдём суммарную энергетическую ценность указанных питательных веществ.
Ответ: энергетическая ценность порции составляет около 1578 кДж. Расчёт учитывает только названные в условии белки, жиры и углеводы. Идея решения — рассчитать энергию каждого компонента отдельно, чтобы не смешивать разные энергетические эквиваленты.
Задача 2. Человек получил с пищей 10 000 кДж за сутки, а его суточные энергозатраты составили 9 200 кДж. Нужно определить разность и по её знаку назвать тип баланса. Поступление считаем положительной величиной, а расход вычитаем из него. Если результат больше нуля, организм получил больше энергии, чем потратил.
Ответ: баланс равен +800 кДж, он положительный. Это значение описывает разницу за указанные сутки, но само по себе не доказывает, что такой баланс сохраняется длительно. Для вывода о долговременных изменениях нужно учитывать более продолжительный период.
Задача 3. За день человек получил 9000 кДж. Основной обмен составил 6000 кДж, физическая активность потребовала 2000 кДж, а прочие затраты — 1500 кДж. Нельзя сравнить пищу только с основным обменом: сначала надо учесть все расходы. После этого вычислим разность «поступление минус расход».
Ответ: баланс равен −500 кДж, он отрицательный. Энергозатраты составили 9500 кДж, то есть на 500 кДж больше, чем поступление с пищей. Это расчёт для одного дня, поэтому по нему нельзя судить о длительном состоянии баланса.
Считать калорию и килокалорию одинаковыми единицами — ошибка, из-за которой результат может отличаться в тысячу раз. Её допускают, потому что названия похожи и на упаковках встречаются обе единицы. Перед расчётом проверь обозначение: 1 ккал = 1000 кал, а 1 ккал ≈ 4,184 кДж. Сначала переведи все значения в одну единицу.
Энергетическая ценность пищи не означает, что вся указанная энергия запасётся организмом. Часть энергии расходуется на обмен веществ и жизнедеятельность, а величина затрат зависит от активности и других условий. Ошибку провоцирует смешение «энергии, которую можно получить» с «энергией, оставшейся в запасе». Для проверки отдельно сопоставь поступление с общими затратами.
Нельзя надёжно оценить баланс только по одному приёму пищи или дню. Поступление и расход меняются, поэтому разовое превышение или дефицит ещё не описывает устойчивое соотношение. Такой вывод часто делают, потому что конкретное число легко посчитать, но оно относится лишь к короткому периоду. Проверяй, за какой промежуток времени сравниваются величины.
Неверно считать белки только источником энергии. Их важная функция — участие в построении и обновлении структур организма, хотя при окислении они тоже дают энергию. Ошибка возникает, когда все питательные вещества рассматривают лишь как топливо. Проверь себя: можешь ли ты назвать для белков неэнергетическую роль?
Для понимания энергетического баланса нужны знания о белках, жирах и углеводах, их пищевых источниках и превращениях при клеточном дыхании. При окислении питательных веществ высвобождается химическая энергия, поэтому тема связана с обменом веществ и превращениями энергии. Эти представления пригодятся при изучении питания, гигиены и регуляции обмена веществ. Они помогают объяснять, почему для оценки питания важно учитывать и состав пищи, и расход энергии.
Что называют энергетическим балансом организма?
Это соотношение энергии, полученной с пищей, и энергии, израсходованной организмом. Если эти величины равны, баланс нейтральный; если поступление больше или меньше расхода, он соответственно положительный или отрицательный.
От чего зависит суточный расход энергии?
Он складывается из основного обмена и затрат на физическую активность, пищеварение и поддержание температуры тела. На величину расхода влияют, в частности, интенсивность движения и условия окружающей среды.
Почему жиры дают больше энергии на грамм, чем углеводы?
В жирах больше химической энергии, доступной при окислении, поэтому один грамм жира обеспечивает организм примерно 38,9 кДж, а грамм углеводов — около 17,6 кДж. Это объясняется различиями в составе и степени окисленности молекул.
Чем основной обмен отличается от общих энергозатрат?
Основной обмен — минимальная энергия, необходимая организму в покое для поддержания жизненно важных функций. Общие энергозатраты включают его, а также энергию на движение, пищеварение и другие процессы.
Что означает длительный положительный или отрицательный энергетический баланс?
При длительном положительном балансе поступает больше энергии, чем расходуется, поэтому организм может запасать избыток. При длительном отрицательном балансе расход превышает поступление и используются запасы. Кратковременное отклонение само по себе не определяет состояние организма.
§ 53. Энергетический баланс организма
